与大多数区块链不同，BTC自其早期以来基本保持不变，大多数升级都是有限的，旨在提高网络的效率而不是功能。BTC协议的更新非常罕见，通常用于技术增强，以确保网络的稳定性和安全性。
BTC的一个重要升级是Taproot，它引入了几个增强功能，包括Schnorr签名。与以前的密钥生成和验证机制(ECDSA)相比，Schnorr签名提供了几个优点。
在本文中，我们将解释什么是Schnorr签名，以及它如何使BTC上的数字签名更快、更有效。
数字签名
数字签名是一种用于验证数字信息真实性和完整性的数学方案。它们提供了一种方法来证明消息是由特定的发送者发送的(真实性)并且在传输过程中没有被改变(完整性)。换句话说，数字签名与物理签名没有太大区别，发送方通过自己独特的签名方式来验证自己的身份和特定意图。
数字签名通常用于软件分发、金融交易、合同管理软件和许多其他需要检测伪造或篡改的情况。
中本聪在《BTC白皮书》中对数字签名在BTC的重要性描述如下:
“我们将电子硬币定义为数字签名链。每个所有者通过对前一次交易的散列和下一个所有者的公钥进行数字签名，并将它们添加到硬币的末尾，向下一个所有者转移硬币。收款人可以验证签名以验证链中的所有权。”
在BTC的情况下，数字签名用于验证与地址相关联的私钥的所有者，而不会将私钥泄露给网络。当事务被提交以包含在块中时，BTC网络上的节点将检查签名是否与消息匹配，并且当匹配时接受事务。
什么是Schnorr签名？
Schnorr签名是一种数字签名方案，可以高效、安全地对交易和消息进行签名。克劳斯·施诺尔在1991年的一篇论文中首次描述了这种现象。
作为一种使用椭圆曲线密码的算法，Schnorr是作为BTC技术路线图的一部分提出来替代椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)的。Schnorr因其简单性、可证明的安全性和线性而受到称赞。Schnorr被认为适合加密货币交易，因为它比ECDSA需要更少的计算。
Schnorr签名的优点
Schnorr签名具有很多优点，包括高效率和增强的保密性，同时保留了ECDSA的所有功能和安全假设。Schnorr签名可以实现更小的签名大小，更快的验证时间，并提高了对某些类型攻击的抵抗力。
Schnorr签名最明显的优势就是密钥聚合)——多个签名聚合成一个签名，对其密钥之和有效。换句话说，Schnorr允许多个合作伙伴生成一个对他们的公钥总和有效的签名。
签名聚合允许将多个签名者的签名合并成一个签名。
由于来自多重签名设置的电子签名与来自单边交易的签名在块中占用相同的空Schnorr的这一特性可用于减少多签名支付和其他多签名相关交易的规模，如闪电网络通道交易。
Schnorr签名的另一个重要特点是不可篡改。在数字签名的上下文中，篡改意味着攻击者可以修改有效的签名，使得修改后的签名仍然有效，并且认证不同于原始签名的消息。这可能会给加密货币应用带来严重的问题，恶意攻击者可以修改交易签名来增加转移资金的金额或改变资金的接收人。
Schnorr还提供了许多隐私优势。它可以使多重签名方案与传统的单公钥难以区分，Schnorr使得观察者在链式活动中更难区分多重签名与单签名的开销。此外，在n-of-m多重签名设置中，Schnorr使得外部观察者更难通过查看链上的信息来确定哪些参与者签署了交易，哪些没有。
Schnorr在BTC的应用
Schnorr signature作为主根软叉升级的一部分在BIP-340中实施，并于2021年11月14日在块高度709，632处激活。像其他BTC升级提案一样，Taproot是由BTC矿工投票决定的。Taproot是一系列协议改进的集合，引入了几个新功能，改变了在区块链处理交易的方式，并开放了新的脚本功能。自2017年采用隔离证人以来，Taproot被认为是BTC最重要的更新之一。
Schnorr使BTC的数字签名更快、更安全、更容易处理。值得注意的是，Schnorr签名与BTC的密码算法向后兼容，因此可以通过软fork升级引入。
Schnorr签名与ECDSA的比较
如上所述，Schnorr签名比ECDSA有几个优点，包括签名大小更小，验证时间更快，以及提高了对某些类型攻击的抵抗力。Schnorr签名还允许签名聚合，可以降低交易成本，提高可伸缩性。
值得注意的是，虽然Schnorr签名可能被认为更适合BTC，但ECDSA仍然被广泛使用并被认为是一种安全的签名方案。在Schnorr签名和ECDSA之间的选择可能取决于特定的用例以及安全需求。
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